Музей обладает уникальным собранием произведений искусства Древнего Египта, античности, русской и западноевропейской живописи, икон, графики, декоративно-прикладного искусства, скульптуры. А так же полотен знаменитых воронежских живописцев — Ивана Крамского, Александра Бучкури, Елены Киселевой, произведений современных воронежских художников, которые предоставляют уникальную возможность ознакомиться на подлинниках с характерными чертами культуры различных народов в различные эпохи, с их идеалами и стремлениями, воплощенными в произведениях изящных искусств. Музейный фонд насчитывает свыше 23.000 предметов.

Художественный музей в городе был открыт в 1933 году, но история формирования музейных коллекций началась значительно раньше, в середине XIX века, когда возникла мысль о создании губернского музея. Таким образом, возраст коллекции насчитывает более 100 лет.В основу идеи создания музея легла попытка воронежских ученых – историков, этнографов, энтузиастов краеведения, любителей старины – основать мемориальную экспозицию, отражающую деятельность Петра I и его ближайших сподвижников, создававших на воронежских верфях Азовскую флотилию.

Министерством военного департамента было передано в комитет по созданию мемориала более ста гравюр петровского времени, хранящихся и теперь в фондах музея. Многие из них – портреты Петра и его соратников, батальные сцены, архитектурные пейзажи Петербурга, виды фортификационных сооружений – выполнены в XVIII веке мастером резной гравюры Алексеем Зубовым.

Открытие Воронежского губернского музея состоялось 9 сентября 1894 года. К моменту создания музея сформировались отделы – исторический, кустарно-этнографический и художественный. Художественное собрание губернского музея пополнилось произведениями живописи, безвозмездно переданными Митрофановским монастырем и воронежским Михайловским кадетским корпусом. Среди них портреты высочайших особ царствующего дома, выполненные неизвестными мастерами XVIII-XIX веков. Много работ поступило в послереволюционные годы из брошенных или реквизированных новой властью помещичьих усадеб.

В начале 20-х годов XX века художественный отдел губернского музея значительно пополнился произведениями русской и западноевропейской живописи. Большое количество произведений проступило из Рамонского имения принцессы Евгении Максимилиановны Ольденбургской. У семьи художника были приобретены картины нашего земляка Ивана Николаевича Крамского.

Коллекция современной живописи была дополнена произведениями из Воронежского художественного техникума. В их числе портреты и пейзажи Роберта Фалька, Натальи Гончаровой, Казимира Малевича, Павла Кузнецова, Александра Куприна.

Обогатило и пополнило коллекцию художественного отдела губернского музея слияние с Музеем древностей и изящных искусств Воронежского Государственного университета, основанного в 1918 году на базе бывшего Императорского Юрьевского университета, эвакуированного в Воронеж из города Тарту.

При Юрьевском университете с 1803 года существовал Музей изящных искусств. Собрание этого музея, имевшего высокую культурно-историческую и художественную ценность, состояло из произведений Древнего Египта, античности, русской и западноевропейской живописи, графики, а также нумизматической коллекции.

Музей древностей и изящных искусств Воронежского государственного университета и художественное собрание губернского музея составили основу Воронежского областного музея изобразительных искусств, основанного 15 января 1933 года.

События ВОВ в 1941 году заставили временно вывезти художественные ценности вглубь страны. Коллекция была эвакуирована в город Омск.

С 1948 по 1959 гг. во дворце находилось два музея: краеведческий музей и музей изобразительных искусств. По решению Исполкома областного Совета депутатов трудящихся первый этаж здания и флигель принадлежал краеведческому музею, второй этаж – музею изобразительных искусств, третий этаж был отведен под фонды обоих музеев.

С 1959 г. “Воронежский дворец” полностью был отдан музею изобразительных искусств, а краеведческий музей переведен в новое здание.
В 1984 году музею было присвоено имя уроженца Воронежской губернии, художника И.Н. Крамского.